3.2 Структурные элементы

При фонтанной добыче нефти требуется подобрать такую компоновку подземного оборудования, которая позволит с одной стороны обеспечить максимально возможный отбор нефти, а с другой стороны - продлить срок фонтанирования.

Важнейшим структурным элементом при оптимизации вышеприведенной задачи является газожидкостный подъемник, а именно: диаметр НКТ, длина ступеней НКТ.

Кроме подземного оборудования важной задачей является выбор оптимального технологического режима с учетом прогнозируемой динамики роста обводненности и пластового и устьевого давления.

При этом для конкретных условий решается целесообразность использования забойных и устьевых штуцеров и другого внутрискважинного оборудования.

Использование комплекса программ на ПЭВМ не только позволит решать задачу проектирования установок фонтанных скважин, но и на высоком сервисном уровне хранить и использовать информацию об оборудовании и режимах работы фонтанных скважин

4. Баланс пластовой энергии

Когда давление, под которым находится нефть в пласте, достаточно велико, нефть самопроизвольно поднимается на поверхность по стволу скважины. Таким способ подъема нефти получил название фонтанного.

На что же расходуется пластовок давление и какова должна быть его величина, чтобы обеспечить фонтанирование? Во-первых, необходимо преодолеть противодавление заполненного жидкостью ствола скважины – гидростатическое давление Ргст. Во-вторых, надо компенсировать потери, возникающие при движении жидкости в колонне обсадных труб и насосно-компрессорных труб – гидравлические потери Ргид. В-третьих, необходимо обеспечить транспортировку жидкости от устья скважины до сборного пункта – Ртр. Кроме того устье скважины может оказаться выше или ниже сборного пункта и когда необходима энергия на преодоление геометрической разницы высот – Рт. Надо также учесть, что при движении жидкости из зоны повышенного давления (пласт) в зону пониженного давления (скважина) из нее выделяется газ, который, расширяясь, помогает подъему. Обозначив это влияние газа через Ргаз, получим условие фонтанирования:

Рпл = Ргст + Ргид + Ртр - Ргаз + Рг (4.1)

Подробно теория фонтанирования разработана академиком А.П.Крыловым.

При проектировании режима работы фонтанной скважины надо иметь ввиду следующее.

Приток жидкости из пласта тем больше, чем меньше будет давление на забое – Рзаб. В то же время пропускная способность подъемника будет тем выше, чем больше будет давление на забое. В процессе работы пласта и подъемника установится равновесие системы – «пласт-подъемник».

Приток жидкости из пласта описывается формулой.

qn = K(Pпл - Рзаб)n (4.2)

Где К – коэффициент продуктивности, куб.м./сут.Мпа; Рпл-пластовое давление, Мпа; Рзаб – забойное давление, Мпа.

Пропускная способность подъемника определяется по формуле (4.5), поэтому необходимо стремиться к соблюдению условия qn = qmax

Если НКТ спущены до забоя, то Рзаб в формуле (4.2) есть забойное давление. Если НКТ выше забоя, так что глубина скважины Н больше глубины спуска НКТ L: (LH), то:

Рзаб – Рбаш + (H – L)* p*q (4.3)

В этом случае формула (4.2) примет вид

qn = K[Pпл – Рбаш - (H – L)* p*q]n (4.4)

где Рбаш – давление на входе в лифт; р-плотность жидкости.

4.1 Насосно-компрессорные трубы

Насосно-компрессорные трубы в нефтяных скважинах выполняют следующие основные функции:

а) являются каналом для подъема добываемой жидкости;

б) служат для подвески глубинного оборудования;

в) являются каналом для проведения различных технологических операций;

г) являются инструментом для воздействия на забой и призабойную зону.

В зависимости от назначения и условия их применения НКТ называют:

а) фонтанными (или лифтовыми) – при применении в фонтанных сажинах для подъема жидкости;

б) насосными при эксплуатации в насосных скважинах;

в) компрессорными при применении в компрессорных скважинах.

Насосно-компрессорные трубы по конструкции подразделяются на:

а) гладкие;

б) с высаженными наружу концами.

Гладкие НКТ имеют одинаковый внутренний диаметр по всей длине. Они не равнопрочны: прочность их в резьбовой части составляет 80-85% прочности тела трубы. НКТ с высаженными наружу концами – равнопрочны: прочность их в резьбовой части равна прочности в любом сечении трубы.

ГОСТ 633-80 регламентирует выпуск бесшовных (цельнотянутых) НКТ следующих условных (наружных) диаметров, мм: гладкие – 48, 60, 73, 83, 102, 114 и с высаженными наружу концами – 33, 42, 48, 60, 73, 89, 102, 114. Толщина стенок от 4 до 7 мм, длина трубы от 5,5 до 10 м (в среднем 8 м). НКТ выпускаются из стали группы прочности Д, К,Е,Л,М. Конструкция резьбового соединения специальная.

Резьба в НКТ – коническая. Преимущества таких резьб: а) возможность обеспечить герметичность без уплотняющих средств; б) возможность ликвидации в резьбе зазоров; в) более равномерное распределение нагрузки; г) сокращение времени на сборку – разборку.